振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)試的基本知識(shí)講義資料講解

振動(dòng)(zhèndòng)和振動(dòng)(zhèndòng)測(cè)試

的

基本知識(shí)第一頁(yè)，共28頁(yè)。本章內(nèi)容簡(jiǎn)諧振動(dòng)三要素振動(dòng)的時(shí)域參數(shù)頻譜分析(fēnxī)振動(dòng)測(cè)量的框圖傳感器的選用渦流位移傳感器磁電速度傳感器壓電加速度傳感器旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量的幾個(gè)特殊問(wèn)題相位的測(cè)量基頻檢測(cè)(jiǎncè)波德圖和極坐標(biāo)圖三維頻譜圖軸心軌跡圖軸心位置圖振擺信號(hào)來(lái)源及其補(bǔ)償?shù)诙?yè)，共28頁(yè)。振幅(Amplitude)偏離平衡位置的最大值，記作A。描述振動(dòng)的規(guī)模。圓頻率(Angularfrequency)描述振動(dòng)的快慢(kuàimàn)，記作,單位為弧度/秒。頻率f=/2為每秒鐘的振動(dòng)次數(shù)，單位為次/秒(Hz)。周期T=1/f=2/為每振動(dòng)一次所需的時(shí)間，單位為秒。初相角(Initialphase)描述振動(dòng)在起始瞬間的狀態(tài)，記作。簡(jiǎn)諧振動(dòng)(zhèndòng)的三要素第三頁(yè)，共28頁(yè)。振動(dòng)位移、速度(sùdù)、加速度(sùdù)之間的關(guān)系振動(dòng)位移(wèiyí)(Displacement)速度(Velocity)加速度(Acceleration)位移、速度(sùdù)、加速度(sùdù)都是同頻率的簡(jiǎn)諧波。三者的幅值依次為A、A、A2。相位關(guān)系：加速度(sùdù)領(lǐng)先速度(sùdù)90o;速度(sùdù)領(lǐng)先位移90o。xvaxva第四頁(yè)，共28頁(yè)。各種(ɡèzhǒnɡ)振動(dòng)波形及其頻譜名稱(chēng)波形頻譜名稱(chēng)波形頻譜第五頁(yè)，共28頁(yè)。振動(dòng)(zhèndòng)的時(shí)域參數(shù)瞬時(shí)(shùnshí)值(Instantvalue)振動(dòng)的任一瞬時(shí)(shùnshí)的數(shù)值。峰值(Peakvalue)振動(dòng)離平衡位置的最大偏離。平均絕對(duì)值(Aver.absolutevalue)均值(Meanvalue)又稱(chēng)平均值或直流分量。有效值(Rootmeansquarevalue)xpx=x(t)第六頁(yè)，共28頁(yè)。振動(dòng)(zhèndòng)的時(shí)域參數(shù)正峰值負(fù)峰值平均絕對(duì)值有效值平均值峰峰值簡(jiǎn)諧振動(dòng)(zhèndòng)為例x=Asin(t+/2)峰值xp=A;峰峰值xp-p=2A平均絕對(duì)值xav=0.637A有效值xrms=0.707A平均值第七頁(yè)，共28頁(yè)。xrms—有效值xp—峰值(fēnɡzhí)xav—平均絕對(duì)值—平均值時(shí)域無(wú)量(wúliàng)綱診斷征兆參數(shù)波形(bōxínɡ)指標(biāo)(Shapefactor)波形(bōxínɡ)與正弦波比較的偏移和歪斜。峰值指標(biāo)(Peakfactor)波形(bōxínɡ)是否有沖擊。脈沖指標(biāo)(Crestfactor)波形(bōxínɡ)高度的指標(biāo)。歪度指標(biāo)(Skewness)以平均值為中心，波形(bōxínɡ)的對(duì)稱(chēng)性。峭度指標(biāo)(Kurtosis)波形(bōxínɡ)的尖峭程度、有無(wú)沖擊。第八頁(yè)，共28頁(yè)。振動(dòng)(zhèndòng)信號(hào)的頻率分析把振動(dòng)信號(hào)中所包含(bāohán)的各種頻率成分分別分解出來(lái)的方法。頻率分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是傅里葉變換和快速傅里葉算法（FFT）。頻率分析可用頻率分析儀來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可在計(jì)算機(jī)上用軟件來(lái)完成。頻率分析的結(jié)果得到各種頻譜圖，這是故障診斷的有力工具。第九頁(yè)，共28頁(yè)。A/D變換(biànhuàn)+計(jì)算機(jī)+外設(shè)振動(dòng)測(cè)試(cèshì)的框圖狀態(tài)監(jiān)測(cè)情況下，無(wú)需激勵(lì)(jīlì)環(huán)節(jié)。分析和檢測(cè)可以用計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備來(lái)完成。第十頁(yè)，共28頁(yè)。磁電速度(sùdù)傳感器接收形式(xíngshì)：慣性式變換形式(xíngshì)：磁電效應(yīng)典型頻率范圍：10Hz~1000Hz典型線(xiàn)性范圍：0~2mm典型靈敏度：20mV/mm/s測(cè)量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件(bùjiàn)的絕對(duì)振動(dòng)的速度。不適于測(cè)量瞬態(tài)振動(dòng)和很快的變速過(guò)程。低輸出阻抗，抗干擾力強(qiáng)。傳感器質(zhì)量較大，對(duì)小型對(duì)象有影響。在傳感器固有頻率附近有較大的相移。第十一頁(yè)，共28頁(yè)。典型(diǎnxíng)的磁電速度傳感器及其特性第十二頁(yè)，共28頁(yè)。壓電加速度傳感器接收(jiēshōu)形式：慣性式變換形式：壓電效應(yīng)典型頻率范圍：0.2Hz~10kHz線(xiàn)性范圍和靈敏度隨各種不同型號(hào)可在很大范圍內(nèi)變化。測(cè)量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的絕對(duì)振動(dòng)的加速度。適應(yīng)(shìyìng)高頻振動(dòng)和瞬態(tài)振動(dòng)的測(cè)量。傳感器質(zhì)量小，可測(cè)很高振級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要注意電磁場(chǎng)、聲場(chǎng)和接地回路的干擾。第十三頁(yè)，共28頁(yè)。典型(diǎnxíng)的壓電加速度傳感器及其特性三角柱底座晶體片質(zhì)量塊出線(xiàn)口預(yù)緊環(huán)第十四頁(yè)，共28頁(yè)。渦流(wōliú)位移傳感器不接觸測(cè)量，特別適合測(cè)量轉(zhuǎn)軸和其他小型對(duì)象的相對(duì)位移。有零頻率響應(yīng)，可測(cè)靜態(tài)位移和軸承(zhóuchéng)油膜厚度。相移很小。靈敏度與被測(cè)對(duì)象的電導(dǎo)率和導(dǎo)磁率有關(guān)。接收形式：相對(duì)式變換形式：電渦流典型頻率范圍(fànwéi)：0~20kHz典型線(xiàn)性范圍(fànwéi)：0~2mm典型靈敏度：8.0V/mm(對(duì)象為鋼)第十五頁(yè)，共28頁(yè)。典型的渦流(wōliú)位移傳感器及其特性第十六頁(yè)，共28頁(yè)。磁帶記錄儀頻譜分析儀打印機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)字繪圖儀測(cè)量電路和適調(diào)電路基頻監(jiān)測(cè)儀函數(shù)記錄儀數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)汽輪機(jī)齒輪增速箱壓縮機(jī)渦流(wōliú)傳感器速度傳感器加速度傳感器光電傳感器旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量框圖第十七頁(yè)，共28頁(yè)。相位測(cè)量相位和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。基頻檢測(cè)(jiǎncè)，跟蹤轉(zhuǎn)速的濾波基頻(轉(zhuǎn)速頻率)的幅值和相位直接和不平衡有關(guān)。軸心軌跡測(cè)量轉(zhuǎn)機(jī)故障診斷的一個(gè)有力工具。軸心位置測(cè)量判定軸承工作點(diǎn)和油膜厚度。振擺信號(hào)及其補(bǔ)償渦流傳感器測(cè)量的特殊問(wèn)題，需注意補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量的特殊問(wèn)題第十八頁(yè)，共28頁(yè)。轉(zhuǎn)機(jī)振動(dòng)(zhèndòng)相位的測(cè)定在轉(zhuǎn)動(dòng)(zhuàndòng)機(jī)械測(cè)量中，在轉(zhuǎn)子上布置鍵相標(biāo)記K’，在軸承座上布置光電或渦流傳感器K，其輸出的參考脈沖為相位的基準(zhǔn)。以參考脈沖后到第一個(gè)正峰值的轉(zhuǎn)角定義振動(dòng)相位，即a。振動(dòng)相位直接和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)(zhuàndòng)角度有關(guān)。相位在轉(zhuǎn)子的平衡和故障診斷中有重要的作用。第十九頁(yè)，共28頁(yè)?；l(jīpín)濾波的作用第二十頁(yè)，共28頁(yè)。波德圖和極坐標(biāo)圖的繪制(huìzhì)基頻檢測(cè)(jiǎncè)是跟蹤轉(zhuǎn)速的濾波，得到基頻的幅值和相位。基頻檢測(cè)(jiǎncè)可用專(zhuān)用儀器實(shí)現(xiàn)，也可以用通用計(jì)算機(jī)完成。第二十一頁(yè)，共28頁(yè)。波德圖和極坐標(biāo)圖波德圖(BodePlot)和極坐標(biāo)圖(PolarPlot)兩者所含信息(xìnxī)相同，都表示基頻振動(dòng)的幅值和相位隨機(jī)器轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。第二十二頁(yè)，共28頁(yè)。三維頻譜圖是頻譜的集合。第三個(gè)坐標(biāo)可以是轉(zhuǎn)速、時(shí)間(shíjiān)(日期)、其他工藝參數(shù)等。本圖第三坐標(biāo)是轉(zhuǎn)速，機(jī)器升速過(guò)程中發(fā)生了油膜渦動(dòng)和油膜振蕩。三維頻譜圖Cascade第二十三頁(yè)，共28頁(yè)。軸心軌跡(guǐjì)Orbit的測(cè)定軸心(zhóuxīn)軌跡(Orbit)是診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的有力工具。軸心(zhóuxīn)軌跡可用基頻檢測(cè)儀和示波器得到，也可以用計(jì)算機(jī)完成。第二十四頁(yè)，共28頁(yè)。軸心(zhóuxīn)位置的測(cè)定軸心位置可以(kěyǐ)用計(jì)算機(jī)及其外設(shè)來(lái)繪制。渦流傳感器的輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)部分靜態(tài)部分軸心軌跡軸心位置間隙變化平均間隙第二十五頁(yè)，共28頁(yè)。軸心(zhóuxīn)位置的變化汽輪發(fā)電機(jī)中壓缸軸承升速時(shí)軸心位置逐漸升高。到工作(gōngzuò)轉(zhuǎn)速時(shí)，偏心率為0.66；偏位角32o。屬正常。以后數(shù)月，軸承基礎(chǔ)下沉，導(dǎo)致軸心上浮，偏心率減少，偏位角接近90o。發(fā)生了油膜振蕩。監(jiān)測(cè)軸心位置有助于發(fā)現(xiàn)機(jī)器的故障。第二十六頁(yè)，共28頁(yè)。振擺信號(hào)(xìnhào)及其來(lái)源機(jī)械方面(fāngmiàn)的原因：不同心度基頻型永久性彎曲基頻型橢圓度2X基頻型不圓及其他缺陷基頻及非基頻型電磁方面的原因：剩磁基頻(jīpín)及非基頻(jīpín)型軸材質(zhì)不均勻基頻(jīpín)及非基頻(jīp